功能性低聚糖的研究课件

功能性低聚糖研究 食品与营养保健学院 张会娟 功能性低聚糖产品 主要内容 低聚糖的简介 低聚糖的生理功能 低聚糖在食品中的应用 低聚糖国内外应用概况及发展趋势 定义低聚糖 Oligosaccharides 又称寡糖 是指由2 10个分子单糖通过糖苷键连接形成直链或支链的低度聚合糖 分类低聚糖主要分为普通低聚糖和功能性低聚糖两大类 低聚糖简介 普通低聚糖 蔗糖 乳糖 麦芽糖功能性低聚糖 低聚异麦芽糖 低聚木糖 低聚半乳糖 水苏糖等 功能性低聚糖是指很难或不能被人体消化吸收 对人体具有特殊生理作用的低聚糖 它的甜度一般只有蔗糖的30 50 具有低热量 抗龋齿 防治糖尿病 改善肠道菌落结构等生理作用 由于功能性低聚糖特殊的生理作用 使其成为集营养 保健 食疗于一体的新一代食效原料 是替代蔗糖的新型功能性糖源 具有广泛的用途和应用前景 几种主要功能性低聚糖的化学结构与特点 低聚果糖 Fructooligosaccharide 又称蔗果三糖族低聚糖 它是在蔗糖分子的果糖残基上通过 l 2糖苷键结合1 3个果糖的寡糖 其组成主要是蔗果三糖 GF2 蔗果四糖 GF3 蔗果五糖 GF4 低聚异麦芽糖 isomaltooligosaccharide 是指葡萄糖以 l 6糖苷键结合而成的单糖数在2 5不等的一类低聚糖 低聚异麦芽糖有甜味 异麦芽三糖 异麦芽四糖 异麦芽五糖等随聚合度的增加 其甜味降低甚至消失 低聚异麦芽糖是功能性低聚糖研究开发中影响最大 产量最大的品种 工业上生产一般以淀粉为原料采用全酶法工艺生产 低聚乳果糖 Lactosucrose 简称O LS糖 由 D半乳糖苷 D葡萄糖苷 D呋喃糖苷3个单糖残基通过糖苷键相连而成 其结构式可看成是乳糖接上1个果糖基 也可看成是蔗糖接上1个半乳糖基 因此 有人又称之为乳蔗糖或乳果糖 在各种低聚糖中 低聚乳果糖的甜味质量最佳 最接近蔗糖 其结构式如下 低聚糖的生理功能 低聚糖的功能 普通低聚糖的主要功能 为人体提供能量及怡人的甜味 对肠道内益生菌 probiotics 生长无促进作用 功能性低聚糖的主要功能 功能性低聚糖在动物体内的功能 促进双歧杆菌增殖 优良的双歧因子 活性低聚糖在酸性环境中较为稳定 当通过消化道时不能被其中的酸和酶分解 所以基本上不被人体和其他有害细菌利用 而直接进入大肠为双歧杆菌利用 使双歧杆菌得以快速增殖 所以活性低聚糖是一种优良的双歧因子 双歧杆菌通过肠道中的磷壁酸与肠黏膜上皮细胞密切结合 与其他厌氧菌共同占据肠黏膜表面 形成生物学屏障 并通过细胞代谢物阻止致病菌 条件致病菌的定植和入侵 调节和恢复肠道内微生态菌群的平衡 抑制肠道病原微生物增殖 另一些则结合到消化道粘膜上皮细胞的受体上 阻止病原微生物或毒素与肠道上皮细胞的受体结合 从而防止感染的发生 肠道病原菌如大肠杆菌的细胞表面或绒毛上具有类几丁质结构 它能识别肠壁细胞的特异性受体与之结合 并在肠壁上繁殖 导致疾病发生 有研究表明一些人乳低聚糖由于含有和肠道表皮细胞表面受体类似的结构 通过竞争性抑制 直接结合于病原微生物和毒素表面 阻止其与肠道上皮细胞的结合 从而使病原菌因得不到生长所需的养分而失去致病能力 影响肠道中酶活性 由于人体胃肠道内缺少一些使低聚糖代谢的酶 低聚糖食用后难以在消化道中酶解 因而可抑制肠道内有害物质生成的酶如 葡萄糖醛酸苷酶的活性 同时也可以影响与致癌物质相关的酶如偶氮还原酶的活性 一葡萄糖醛酸酶 偶氮还原酶 硝基还原酶等具有催化前致癌原转化成为致癌物的作用 低聚糖促进肠道内营养物质的吸收 通过增殖双歧杆菌来发挥作用 双歧杆菌可以促进维生素B1 维生素B6和叶酸等维生素的合成 促进乳制品中钙 镁子的吸收 使机体营养得以迅速补充 通过抑制某些维生素分解菌来保障维生素的供应 如能抑制分解维生素B1的解硫胺素芽胞杆菌的生长来调节维生素B1的供应 还可以有效缓解乳糖不耐受症状 使乳糖转化为乳酸 通过调节肠道pH值和结肠发酵能力来改善消化功能 提高各种营养素的利用率 低聚糖的抗氧化功能 低聚糖具有增强机体的抗氧化能力的功能 例如葡 半乳低聚糖可以通过DPPH自由基和羟自由基的清除来提高机体的抗氧化能力 报道魔芋葡甘低聚糖能够有效地保DNA免受羟自由基的损伤 增强机体免疫力 双歧杆菌是人类肠道菌群的有益微生物 其细胞表面具有低聚糖的受体 功能性低聚糖本身由于难以被人和动物消化道的酶系分解 摄入人体后直达大肠 被双歧杆菌等有益菌摄取 并促进这些有益菌增殖 而肠道有害的腐败菌群则不能利用低聚糖 这种选择性增殖作用使得肠道菌群得到优化 从而改善肠道微环境 改善肠道局部免疫作用 降血脂 降低胆固醇 低聚糖对机体的抗氧化作用和降低机体的血脂水平之间存在一定关联 对低聚果糖和低聚异麦芽糖的动物和人体实验都表明 吃低聚异麦芽糖和低聚果糖对血糖 血压降低血清胆固醇 提高HDL LDL比例有一定的效果 双歧杆菌可产生胆酸水解酶 将结合胆酸游离 而游离胆酸可抑制病原菌的生长 在pH6 0时 胆汁酸可同胆固醇结合而生成沉淀 随大便排出体外 双歧杆菌和低聚糖本身也可吸收胆固醇而随大便排出 从而可有效调节血脂 低聚糖降低胆固醇的效果已从临床实验得到证明 由于低聚糖类是双歧杆菌的活化增殖因子 摄入后会使双歧杆菌快速增殖 相应增加了乙酸 乳酸的分泌量 使肠道pH降低 促进肠道蠕动同时可抑制氨 吲哚 胺类腐败物质的生成 改善肠道环境 通过渗透压增加粪便水分 故有防止便秘的作用 日服10克低聚糖 周内就有明显的效果 改善排便功能 防止便秘 低聚糖在食品中的应用 低聚糖在食品中的应用 我国现阶段生产的活性低聚糖产品由于纯度低 价格高等原因 尚无法形成专门的活性低聚糖食品系列 仅初步作为保健食品基料 应用于以下四个方面 1 膨化食品2 焙烤食品3 乳酸发酵食品4 糕点及糖果食品 1 膨化食品 由于食品膨化操作工艺的特点 在高温高压作用下部分大分子物质断裂 如多聚糖 壳聚糖等 不仅能实现粗粮细作 并能有效减少营养成分的损失 含有较多的活性低聚糖 苦荞羹系列膨化食品 配料中苦荞粉 大豆 芝麻 花生等均为良好的活性低聚糖来源 2 焙烤食品 活性低聚糖在焙烤食品中 一方面可作为寡糖双歧因子引入 增加焙烤食品的营养保健作用 另一方面 较蔗糖而言 具有一定的保湿作用 可以防止焙烤食品变硬 使其适口性增加 并具有延迟淀粉老化 延长货架期等作用 经常食用烘焙食品 容易使人出现 上火 症状 功能性低聚糖的肠道微生态平衡功效 可以有效缓解 上火 症状 3 乳酸发酵食品 在食品中的活性低聚糖成为发酵乳酸菌的良好增殖因子 有利于提高乳酸菌的数量和活力 增进乳酸发酵食品的风味 缩短发酵周期 低聚果糖是低脂低糖冰淇淋生产的最佳选择 由此开发出了低糖低脂保健型冰淇淋 4 糕点及糖果食品 在糕点及糖果食品中加入活性低聚糖 不仅可以替代部分蔗糖用于儿童食品 既能保证一定的甜度 又能有效防止儿童龋齿 由于活性低聚糖的特性 在与油脂 面粉或大米 蛋 乳 果料等其他辅料调制时 能控制和保持一定的水分 使面团可塑性增强 酥性良好 其成形硬度适宜糕点食品的加工 低聚糖国内外应用概况及发展趋势 国内低聚糖的概况我国低聚糖的发展经历了初步研究 实验室生产 工业化生产 产业化 高纯度专业化的五个阶段 我国低聚糖的研究 始于八十年代 但形成工业规模和商品化 则到 九五 期间 由中科院微生物所和保龄宝合作 在禹城建成全国第一个年产2000t的低聚异麦芽糖工厂 开始走向了低聚糖生产的工业化到产业化之路 截至2007年9月保龄宝已形成了年产低聚糖10万t的生产规模 成为全球最大的低聚糖生产基地 至今国内各种低聚糖生产能力约有12万t 实际年产7万t 主要品种有低聚异麦芽糖 低聚果糖 低聚木糖 低聚半乳糖 低聚甘露糖 大豆低聚糖 水苏糖等 但实际年产万t以上的品种有低聚异麦芽糖 低聚果糖 国外低聚糖的概况 日本国际上的功能性低聚糖 日本开发得较早 品种也最多 大部分用酶法合成 天然提取物居少数 目前日本市场上功能性低聚糖 主要有低聚异麦芽糖 11000t 低聚半乳糖 6000t 低聚果糖 4500t 低聚木糖 低聚乳果糖 乳酮糖 大豆低聚糖 棉籽糖 黑曲霉低聚糖等十多个品种 约3万多t 年销售额130亿日元 约合人民币17 5亿元 欧洲 欧洲国家如比利时 法国 荷兰 也有多年开发低聚糖的历史 主要利用其不消化性 作为脂肪代替品 以及膳食纤维用于低热量食品 主要品种有低聚果糖和低聚半乳糖 低聚糖被欧盟批准为食物配料 而不是食品添加剂 其他地区 如加拿大 澳大利亚 新西兰 以色列亦批准使用于食品 并允许在食品标签上注明有双歧杆菌增殖作用 在台湾地区 也把低聚糖作为食品配料使用 低聚糖的应用发展趋势 发展低聚糖的必要性 目前我国居民饮食结构不合理 如脂肪摄入量过多等原因 各种常见病 多发病的患病率增加 我国居民畜肉类和油脂类食物消费过多 而谷类食物摄入不足 食品加工过精过细 食源环境受到威胁 这些都导致了 微生态失衡 状况严重 与膳食相关的高血压 糖尿病 高血脂等慢性疾病发病率逐年上升 患者年